[發(fā)明專利]激光加工裝置及激光加工方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980127102.7
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN102089115A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 清水政二
• 申請（專利權）人: 三星鉆石工業(yè)股份有限公司
• 主分類號: B23K26/40
• 分類號: B23K26/40;B23K26/38;B23K26/42;B28D5/00;C03B33/09;H01L21/301
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧

技術領域

本發(fā)明關于利用激光照射的脆性材料基板加工裝置及加工方法，特別是關于以因激光照射導致的加熱與其后立刻的冷卻對基板給予熱應力以使裂痕產(chǎn)生的激光加工裝置及激光加工方法。

在此所謂脆性材料基板是指玻璃基板、燒結材料的陶瓷、單結晶硅、半導體晶圓、藍寶石基板、陶瓷基板等。

背景技術

若使用對玻璃基板等脆性材料基板照射激光束，掃描形成于基板上的光束點并以直線狀加熱，再在加熱后立刻吹送冷媒以冷卻的激光劃線加工，與由刀輪等進行的機械加工相比可減少切屑的產(chǎn)生，且可使端面強度提高。

因此，激光劃線加工在以平面顯示器為首必須分斷加工玻璃基板等的各種制造過程被采用。

一般而言，在激光劃線加工是設定將欲加工的假想線(稱為加工預定線)。且在為加工預定線的始端的基板端以刀輪等形成初期龜裂(觸發(fā))，從在始端形成的初期龜裂的位置沿加工預定線掃描由激光束的照射產(chǎn)生的光束點。之后，對光束點剛通過的加工預定線吹送冷媒以進行冷卻。此時，基于在加工預定線附近發(fā)生的溫度分布(深度方向的溫度分布或前后方向的溫度分布)產(chǎn)生應力梯度的結果形成有限深度的裂痕(稱為劃線)或到達基板的背面而將基板完全分斷的裂痕(稱為全切線)(參考專利文獻1、專利文獻2、專利文獻3)。

欲以激光加工使裂痕沿加工預定線高精度形成必須在加工預定線上使大熱應力發(fā)生，必須沿加工預定線形成陡峭的溫度梯度。又，選擇可形成盡可能深的有限深度的裂痕(劃線)的加工條件或可形成確實完全分斷的裂痕(全切線)雖利于進行激光加工，但因此必須以加熱后的冷卻形成盡可能大的溫度梯度。然而，以時至今日一般冷卻方法即在非接觸狀態(tài)下吹送氣體(亦可使含有液體)的方法冷卻可能不充分。

針對此點，使大溫度梯度發(fā)生的冷卻方法有在光束點通過后使冷卻構件機械式接觸基板面的方法被揭示。

例如，有使冷媒循環(huán)的冷卻管接觸基板以冷卻的方法被揭示(參考專利文獻4)。

又，有使?jié)L輪狀的冷卻構件(固體)或球狀的冷卻構件(固體)或棒狀的冷卻構件(固體)的前端為低溫并接觸基板表面以冷卻的方法被揭示(專利文獻5)。

此外，亦有使由在常溫下蒸氣壓比水高的溶劑等構成的揮發(fā)性液體浸透由海綿、氈等素材構成的冷卻構件，借由使此冷卻構件(海綿等)接觸基板涂布揮發(fā)性液體，利用揮發(fā)性液體蒸發(fā)時的氣化熱冷卻(參考專利文獻5)。

〔專利文獻1〕日本特開2001-130921號公報

〔專利文獻2〕日本特開2006-256944號公報

〔專利文獻3〕WO?2003/008352號公報

〔專利文獻4〕日本特開2002-100590號公報

〔專利文獻5〕日本特開2002-362933號公報

發(fā)明內容

如上述接觸冷卻管或滾輪狀的冷卻構件或接觸使揮發(fā)液體浸透的海綿、氈等冷卻構件，借由將固體物質機械式接觸基板進行冷卻可沿加工預定線高效率冷卻，可沿加工預定線高精度且確實形成裂痕。

然而，在冷卻管或滾輪狀的冷卻構件是使用能將接觸面冷卻至低溫的熱傳導率較高的金屬(銅、鋁)。若此種冷卻構件在機械式接觸基板的狀態(tài)下移動，會因摩擦而有金屬粉殘留于基板上，基板會被污染。特別是若在冷卻構件的接觸面因任何原因而產(chǎn)生小傷痕，金屬粉會更容易從傷痕的部分產(chǎn)生。又，由于傷痕部分的摩擦系數(shù)較高，故基板易因接觸此部分而損傷。

另外，在使用使揮發(fā)性液體浸透的海綿、氈等冷卻構件時，雖不會產(chǎn)生金屬粉或摩擦導致的傷痕的問題，但會有海綿或氈的一部分剝落而附著于基板之虞。又，若污垢附著于海綿或氈，會使污垢附著于之后接觸的基板。

針對此點，本發(fā)明以提供在激光劃線加工中的加熱后的冷卻使用在使固體的冷卻構件機械式接觸機板時無從冷卻構件本身產(chǎn)生金屬粉的問題或在冷卻構件附著的污垢附著于其他基板的問題，又，摩擦導致的傷痕的發(fā)生亦不會產(chǎn)生的冷卻方法的激光加工裝置及激光加工方法為目的。

為解決上述課題而為的本發(fā)明的脆性材料基板用的激光加工裝置是借由改良不得不具備機械式接觸基板的固體材料做為冷卻構件的性質而成。

亦即，本發(fā)明的激光加工裝置是脆性材料基板用的激光加工裝置，具備在脆性材料基板形成借由照射激光束進行局部加熱的光束點的激光照射機構、形成局部冷卻前述基板的冷卻區(qū)域的基板冷卻機構，并進而具備沿在前述基板設定的加工預定線以光束點后冷卻區(qū)域的順序相對移動前述光束點及前述冷卻區(qū)域的掃描機構。此外，基板冷卻機構是使用將常溫下為氣體或液體的冷媒材料冷卻而固體化的固相冷媒做為冷媒使用，并具備使前述固相冷媒接觸前述基板的接觸機構。